RAC集群概述.docx
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RAC集群概述
OracleRAC产品概述
OracleRealApplicationServer，真正应用集群，简称OracleRAC，是Oracle的并行集群，位于不同服务器系统的Oracle实例同时访问同一个Oracle数据库，节点之间通过私有网络进行通信，所有的控制文件、联机日志和数据文件存放在共享的设备上，能够被集群中的所有节点同时读写。
其系统架构如下图：
RAC提供的好处包括：
（1）多节点负载均衡;
（2）提供高可用：
故障容错和无缝切换功能，将硬件和软件错误造成的影响最小化，下表是RAC与传统的双机热备方式切换时间的对比：
（3）通过并行执行技术提高事务响应时间----通常用于数据分析系统;
（4）通过横向扩展提高每秒交易数和连接数;----通常对于联机事务系统;
（5）节约硬件成本，可以用多个廉价PC服务器代替昂贵的小型机或大型机，同时节约相应维护成本;
（6）可扩展性好，可以方便添加删除节点，扩展硬件资源;
RAC的缺点有：
相对单机，管理更复杂，要求更高;
在系统规划设计较差时性能甚至不如单节点;
可能会增加软件成本（如果使用高配置的pc服务器，Oracle一般按照CPU个数收费）
在Oracle9i之前，RAC的名称是OPS（OracleparallelServer）。
RAC与OPS之间的一个较大区别是，RAC采用了CacheFusion（高速缓存合并）技术。
在OPS中，节点间的数据请求需要先将数据写入磁盘，然后发出请求的节点才可以读取该数据。
使用Cachefusion时，RAC的各个节点的数据缓冲区通过高速、低延迟的内部网络进行数据块的传输。
OracleRAC在中国各行各业使用都比较广泛，包括通信移动、金融服务、社会保障和电子商务等，据Oracle统计，2007财年中国有500多家企业使用Oracle实时应用集群，考虑到未登记信息，实际数字更高于这一数字。
典型的用户包括：
中彩在线/OLTP/4节点/10gR2/AIX5.3、淘宝/DataWarehouse/4节点/10gR2/RHEL4、北京社保/6节点/HP_Alpha/MA8000、建行证券系统/2节点/IBM_P595/EMC_DMX3、上海电力/2节点/Alpha_GS160、广东移动、山东网通等。
OracleRAC/Clusterware的结构和组件
一、RAC主要组件,软硬件两部分
（1）服务器>=2
（2）操作系统，推荐使用Oracle认证的系统;版本不要太老，也不要太新
（3）CPU/内存根据业务需要，内存至少1G
（4）本地磁盘空间，>=30G
（5）网卡>=2，推荐4个以上千兆网卡
（6）私有以太网络，推荐千兆交换机以上
（7）HBA卡，如果是SAN，推荐2个冗余HBA
（8）共享存储设备，推荐SAN设备
（9）存储管理，ASM/ClusterLV/裸分区/CFS，不推荐用OCFS，卷管理软件、多路径软件等
（10）第三方集群软件:
可选
（11）OracleClusterware软件
（12）OracleRDBMS软件
二、Clusterware主要进程
（1）crsd：
负责管理集群的高可用操作。
管理的crs资源包括数据库、实例、监听、虚拟IP，ons，gds或者其他，操作包括启动、关闭、监控及故障切换。
改进程由root用户管理和启动。
crsd如果有故障会导致系统重启。
（2）cssd，管理各节点的关系，用于节点间通信，节点在加入或离开集群时通知集群。
该进程由oracle用户运行管理。
发生故障时cssd也会自动重启系统。
（3）oprocd–集群进程管理—Processmonitorforthecluster.用于保护共享数据IOfencing。
仅在没有使用vendor的集群软件状态下运行
（4）evmd：
事件检测进程，由oracle用户运行管理
三、Clusterware使用的共享设备
（1）OracleClusterRegistry（OCR）：
记录集群的配置信息;
（2）Votingdisk:
即投票盘，保存节点的成员信息，当配置多个投票盘的时候个数必须为奇数，每个节点必须同时能够连接半数以上的投票盘才能够存活;
四、安装路径的选择
注：
（1）在OracleRAC中，软件不建议安装在共享文件系统上;包括CRS_HOME和ORACLE_HOME，尤其是CRS软件，推荐安装在本地文件系统中，这样在进行软件升级，以及安装patch和patchset的时候可以使用滚动升级（rollingupgrade）的方式，减少计划当机时间。
另外如果软件安装在共享文件系统也会增加单一故障点。
（2）如果使用ASM存储，需要为asm单独安装ORACLE软件，独立的ORACLE_HOME，易于管理和维护，比如当遇到asm的bug需要安装补丁时，就不会影响RDBMS文件和软件。
（3）在Oracle11gR2中将新增存储选项：
acfs（OracleASMClusterFileSystem）
第三方集群
在Oracle9i中，除了Windows和Linux，在安装RAC之前必须先安装vendorclusterware，即第三方集群，包括IBM的HACMP,HP的ServiceGuardfororacleRAC,Suncluster，VeritasSFRAC等，这一类的集群软件为OracleRAC提供了下面的功能：
（1）共享的逻辑卷管理或者集群文件系统用于存放数据文件;
（2）提供了统一的集群的成员组管理;
（3）使用更健壮的SCSI-3PGR机制来防止心跳故障（即裂脑splitbrain）导致的数据损坏，这种功能一般叫做IOfencing;
（4）提供效率更高的、更低延迟的心跳网络用于cachefusion，可以相对减少TCP/IP的开销，包括：
HPSGeRAC:
HMP（HyperMessagingProtocol）,
SunCluster:
RSM（RemoteSharedMemory）,
VeritasSFRAC:
LLT（low-latencytransport）,
CompacTrueCluster:
RDG（reliabledatagrams）;
通常如果要使用第三方集群的心跳协议，需要将$ORACLE_HOME/lib/libskgxpX.so文件替换为第三方集群
软件提供的libskgxpX.so文件（其中X代表Oracle版本号9/10/11）,skgxp是SystemKernelGenericInterfaceInter-ProcessCommunications的缩写，是oracle开放的一个应用接口，用于传输GCS和GES的数据。
Oracle自带的libskgxp文件定义的传输协议是UDP/IP。
（5）提供扩展的容灾方案，例如campuscluster/metrocluster/extendedRAC;如下图，以Veritas的SFRAC为例，它提供两种OracleExtendedRAC方案，方案一是使用VeritasVolumeManager对底层阵列进行镜像，提供同城容灾级别的实时数据保护;方案二使用GCO/VVR对数据库进行数据复制，可以实现距离更远、超过10km广域网的容灾;
（6）VeritasSFRAC还提供了以下特性：
补充的OracleODM，可以使Oracle同时拥有文件系统的易管理和裸设备的性能;
标准的多路径软件（DMP），不需要再安装其他软件就可支持绝大多数磁盘阵列,在异构SAN环境中有更好的兼容性;
从Oracle10g起，Oracle提供了自己的集群软件，叫Oracleclusterware简称CRS，这个软件是安装oraclerac的前提，而上述第三方集群则成了安装的可选项。
同时提供了另外一个新特性叫做ASM，可以用于RAC下的共享磁盘设备的管理，还实现了数据文件的条带化和镜像，以提高性能和安全性（S.A.M.E:
stripeandmirroreverything），不再依赖第三方存储软件来搭建RAC系统。
那么Oracle是如何识别第三方集群的呢?
在安装完第三方集群后，会在特定目录下生成OracleRAC接口文件，这个文件的作用就是上面的第二点功能：
集群成员管理信息（clustermembership简称CM）。
在HPUX下该文件是/opt/nmapi/nmapi2/lib/pa20_64，在AIX/Solaris/Linux下这个文件是/opt/ORCLcluster/lib/libskgxn2.so。
当安装CRS的的检查阶段，就会检测是否有该文件，如果有的话，在安装CRS过程中生成一个软连接文件，文件名是ligskgxn2.so，指向上面的libskgxn2.so或pa20_64文件，这个软连接的位置在CRS_HOME/lib/目录;如果没有第三方集群，那么CRS安装过程中生成自己的libskgxn2.so文件。
换句话说，在有第三方集群存在的情况下，CRS的集群成员信息是来自于第三方集群，两套集群的成员信息保持一致和同步;没有第三方集群情况时，CRS自己管理成员信息。
通过查询$CRS_HOME/log/hostname/cssd/ocssd.log可以看到css识别到的第三方集群，下面的例子分别是HACMP、SFRAC、SunCluster、ServiceGuide:
[CSSD]2008-05-2715:
09:
43.456[1029]>TRACE:
clssnm_skgxninit:
initializedskgxnversion（2/0/IBMAIXskgxn）
[CSSD]2008-12-3021:
44:
56.172[1029]>TRACE:
clssnm_skgxninit:
initializedskgxnversion（2/0/VeritasClusterServerMM
[CSSD]2007-08-1002:
19:
39.572[3]>TRACE:
clssnm_skgxninit:
initializedskgxnversion（2/2/OracleSolarisUDLM）
[CSSD]2006-09-2918:
57:
53.323[5]>TRACE:
clssnm_skgxninit:
initializedskgxnversion（2/0/Hewlett-PackardSKGXN2.0）
在9i/8i中没有css/crs，该信息可以在后台进程lmon的trace文件中得到（在bdump中）;
在安装Oracle9iRAC/8iOPS的过程中，Oracle识别集群方法类似。
在多个平台上，如果两个节点没有正确链接libskgxn2文件，可能会导致第二个实例无法mount或出现ORA-600错误。
Oracle支持的RAC环境
因为OracleRAC本身比较复杂，在安装和管理中可能会遇到各种问题，涉及到OS、RDBMS、Cluster软件和网络、主机、存储等硬件，为了避免不必要的问题发生，在安装之前，我们需要确认安装环境是否满足要求，包括软件和硬件两方面，尤其是Vendorclusterware和OS的版本的兼容性需要注意，可以从metalink中得到最新的Oracle官方认证信息：
登陆M选择Certify，选择byproduct，选择realapplicationserver，选择对应平台就可以得到。
下面列出一些关于硬件和平台支持的常见问题：
官方不支持的：
Vmware，SunLDOM，SolarisLocalContainer/Zones
官方支持的：
IBMLPAR,IBMVIOS（VirtualIOServer）,SolarisGlobalContainers
RHELGFS,ISCSI，
私有网络（心跳线）的支持：
不支持使用交叉线，支持InfinibandRDS（10gR2之后）
异构环境：
支持不同的硬件、但相同的软件（OS/Oracle）组成的集群，不支持32位与64位系统间的集群
目前支持的NFS的server包括：
EMCCelerra
FujitsuFilerNR1000Series
IBMNSeries
NetAppFAS,F,GSeries
PillarDataSystemsAxiom500
SunStorageTek5000Series
OracleClusterware的心跳
Oracleclusterware使用两种心跳设备来验证成员的状态，保证集群的完整性;一是对votingdisk的心跳，ocssd进程每秒向votedisk写入一条心跳信息;二是节点间的私有以太网的心跳，两种心跳机制都有一个对应的超时时间，分别叫做misscount和disktimeout：
misscount用于定义节点间心跳通信的超时，单位为秒;
disktimeout,默认200秒，定义css进程与votedisk连接的超时时间;
reboottime，发生裂脑并且一个节点被踢出后，这个节点将在reboottime的时间内重启;默认是3秒;
其中misscount默认值见下表
用下面的命令查看上述参数的实际值：
1.#crsctlgetcssmisscount
2.#grepmisscount$CRS_HOME/log/hostname/cssd/ocssd.log
[CSSD]2008-11-2722:
29:
42.397[1]>TRACE:
clssnmInitNMInfo:
misscountsetto600
在下面两种情况发生时，css会踢出节点来保证数据的完整，：
（1）PrivateNetworkIOtime>misscount，会发生splitbrain即裂脑现象，产生多个“子集群”（subcluster），这些子集群进行投票来选择哪个存活，踢出节点的原则按照下面的原则：
节点数目不一致的，节点数多的subcluster存活;节点数相同的，nodeID小的节点存活。
（2）VoteDiskIOTime>disktimeout，踢出节点原则如下：
失去半数以上votedisk连接的节点将在reboottime的时间内重启;例如有5个votedisk，当由于网络或者存储原因某个节点与其中>=3个votedisk连接超时时，该节点就会重启。
当一个或者两个votedisk损坏时则不会影响集群的运行。
可以手工修改这三个参数的值，单位都是秒：
（谨慎使用）
$CRS_HOME/bin/crsctlsetcssmisscount
$CRS_HOME/bin/crsctlsetcssreboottime[-force]
$CRS_HOME/bin/crsctlsetcssdisktimeout[-force]
或者重新设置成默认值：
crsctlunsetcssmisscount
Clusterware的私有网络
在Oracle10g/11g中，Oracle的私有网络（privatenetwork）包括clusterware的私有网络和数据库实例的私有网络：
clusterware的私有网络主要包括css数据的传送，即用一种特殊的ping命令来检测其他机器的状态;
数据库实例的私有网络，包括RDMS和ASM的，用于cachefusion（GCS/GES）数据的传输。
当我们只使用一个私有网卡的时，同时传送上面两类的数据。
如果我们在安装时指定了两个私有网卡，首先使用如下面$CRS_HOME/bin/oifcfggetif命令来得到所有网络接口列表，这些信息保存在ocr中：
#oifcfggetif
en010.200.56.0globalpublic
en3192.168.3.0globalcluster_interconnect
en5192.168.5.0globalcluster_interconnect
情况会有所不同，clusterware的私有网络，目前（10g/11g）只能使用一个网络接口，对应于/etc/hosts中定义的privatehostname的那个网卡，可以通过查看ocssd的log来确定:
当/etc/hosts中定义privatehostname为192.168.3.233时看到：
[CSSD]2009-01-1617:
34:
12.406[1029]>TRACE:
clssgmPeerListener:
Listeningon（ADDRESS=（PROTOCOL=tcp）（DEV=12）（HOST=192.168.3.233）（PORT=45527））
这个是与其他节点css进行通信的信息：
[CSSD]2009-01-1617:
36:
27.463[1029]>TRACE:
clssgmConnectToNode:
node2clsc（ADDRESS=（PROTOCOL=tcp）（DEV=12）（HOST=192.168.3.234）（PORT=37732））-size64ver1
当/etc/hosts中定义privatehostname为192.168.5.233时,css使用了另外一个网络：
[CSSD]2009-01-1618:
59:
56.411[1029]>TRACE:
clssgmPeerListener:
Listeningon（ADDRESS=（PROTOCOL=tcp）（DEV=12）（HOST=192.168.5.233）（PORT=50415））
Oracle实例的私有网络
Oracle实例的心跳网络使用方式的优先级从高到低如下：
（1）如果使用了第三方集群的IPC，替换了对应$ORACLE_HOME/lib/libskgxnX.so文件，那么数据库实例的cachefusion会使用对应的网络协议，而忽略ocr中和数据库初始化参数中cluster_interconnects的配置，下面的例子当中就使用了VCSIPC，可以从对应的alertlog中验证：
db_name=r10g
open_cursors=300
pga_aggregate_target=1237319680
FriMar1314:
00:
352009
OracleinstancerunningwithODM:
Veritas6.0ODMLibrary,Version1.1
clusterinterconnectIPCversion:
VERITASIPC5.1.0.015:
16:
24Feb122009
IPCVendor86proto76
Version1.0
PMONstartedwithpid=2,OSid=4399196
DIAGstartedwithpid=3,OSid=3936288
（2）如果没有使用第三方IPC，则优先使用数据库初始化参数的cluster_interconnects配置，这个参数的格式为if1:
if2:
...:
ifn，可以不同于crs的私有网络，需要注意的是，该参数不支持多个网卡的故障切换;
（3）没有上面两个配置，数据库会使用oifcfg列出的心跳的网络，在对应的告警日志中可以得到：
Interfacetype1en6192.168.61.0configuredfromOCRforuseasaclusterinterconnect
Interfacetype1en010.182.0.0configuredfromOCRforuseasapublicinterface
....
Clustercommunicationisconfiguredtousethefollowinginterface（s）forthisinstance
192.168.61.0
（4）没有1和2的配置，并且oifcfg也没有配置cluster_interconnect，则数据库会使用共有网络进行心跳信息的传输，这种配置其实是配置失败的情况，数据库虽然能够启动，但急需DBA修正，在告警日志中可以看到：
WARNING:
Noclusterinterconnecthasbeenspecified.Dependingon
thecommunicationdriverconfiguredOracleclustertraffic
maybedirectedtothepublicinterfaceofthismachine.
OraclerecommendsthatRACclustereddatabasesbeconfigured
withaprivateinterconnectforenhancedsecurityand
performance.
对于一个已经有的系统，可以用下面几种方法确认数据库实例的心跳配置，包括网卡名称，IP地址，使用的网络协议：
（1）最简单的方法：
可以在数据库的后台报警日志中得到。
具体参见上面列出的告警日志;
（2）使用oradebug;
SQL>oradebugsetmypid
SQL>oradebugipc
SQL>oradebugtracefile_name
找到对应trace文件的这一行：
socketno10IP10.0.0.1UDP49197
（3）从数据字典中得到（V$CLUSTER_INTERCONNECTS和V$CONFIGURED_INTERCONNECTS），或查询x$ksxpia
SQL>SELECT*FROMV$CLUSTER_INTERCONNECTS;----Oracle11g开始支持此试图
NAMEIP_ADDRESSIS_SOURCE
--------------------------------------------------------------------------------
en3192.168.2.31NOOracleClusterRepo
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